JP3967536B2 - Internal combustion engine having variable valve mechanism - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸気弁と排気弁との開閉時期を任意に変更可能とする可変動弁機構を具備した内燃機関に関し、特に内燃機関の吸気通路において吸気管負圧を好適に発生させる技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、自動車等に搭載される内燃機関では、正味熱効率の向上、排気エミッションの向上、あるいは燃料消費量の低減等を目的として、吸気弁と排気弁との開閉時期を任意に変更可能な可変動弁機構を備えた内燃機関の開発が進められている。
【0003】
可変動弁機構としては、例えば、電磁力によって開閉駆動される吸排気弁、いわゆる電磁駆動式動弁機構を備えた内燃機関が知られている。このような電磁駆動式動弁機構を備えた内燃機関では、機関出力軸の回転力を利用して吸排気弁を開閉駆動させる必要がないため、吸排気弁の駆動に起因した機械損失が防止される。更に、電磁駆動式動弁機構を備えた内燃機関では、吸排気弁の開弁時間及び開閉時期を任意に変更することが可能となるため、スロットル弁を用いることなく各気筒の吸入空気量を制御する、いわゆるノンスロットル運転制御を実現することが可能となり、その結果、スロットル弁に起因した内燃機関のポンプ損失を抑制することが可能となる。
【0004】
ところで、ノンスロットル運転制御される内燃機関では、内燃機関のポンプ損失が殆ど発生しないため、車両の減速時に内燃機関の燃焼室が負圧とならず、エンジンブレーキの効きが弱くなるという問題がある。
【0005】
これに対し、従来では、特開平10−331671号公報に記載されたような内燃機関の制御方法が提案されている。この公報に記載された内燃機関の制御方法は、吸気弁及び排気弁が電磁駆動弁で構成され、それら電磁駆動弁を利用してノンスロットル運転制御される内燃機関において、内燃機関のポンプ損失を大きくすべく電磁駆動弁を制御することにより、内燃機関の気筒内に負圧を発生させ、以てエンジンブレーキの効きを強めようとするものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、内燃機関が搭載された車両には、燃料タンクで発生した蒸発燃料を内燃機関で燃焼及び処理するための蒸発燃料還流機構が設けられているものがある。
【0007】
しかしながら、上記した従来の内燃機関の制御方法のように、ノンスロットル運転制御の実行時にスロットル弁を利用せずに内燃機関のポンプ損失を増大させる方法では、吸気通路に吸気管負圧を発生させることは困難であり、蒸発燃料還流機構の作動に係る吸気管負圧を確保することができないという問題がある。
【0008】
本発明は、上記したような種々の事情に鑑みてなされたものであり、吸気弁と排気弁との開閉時期を任意に変更可能とする可変動弁機構と、蒸発燃料還流機構とを備え、ノンスロットル運転制御が行われる内燃機関において、蒸発燃料還流機構の作動に係る吸気管負圧を確保することができる技術を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記した課題を解決するために以下のような手段を採用した。
すなわち、本発明に係る可変動弁機構を有する内燃機関は、内燃機関の吸気弁と排気弁との開閉時期を調整可能な可変動弁機構を有する内燃機関であって、前記吸気通路内を流れる吸気の流量を調節するスロットル弁と、燃料タンク内で発生した蒸発燃料を前記スロットル弁よりも下流側の前記吸気通路へ還流させる蒸発燃料還流機構と、前記内燃機関の運転状態が所定の運転領域にあるときはノンスロットル運転制御を実行するノンスロットル運転制御実行手段と、前記ノンスロットル運転制御の実行中に前記蒸発燃料還流機構を作動させる必要が生じたときに、前記スロットル弁を所定量閉弁させるスロットル弁制御手段と、前記スロットル弁制御手段が前記スロットル弁を所定量閉弁させる際に前記内燃機関の吸入空気量の変化を抑制すべく各気筒の吸気効率が高くなるように前記可変動弁機構を制御する動弁機構制御手段と、前記蒸発燃料還流機構を作動させるときに、前記吸気通路へ還流させるべき蒸発燃料量である要求蒸発燃料量を算出する要求蒸発燃料量算出手段と、前記要求蒸発燃料量の蒸発燃料を前記吸気通路へ還流させる上で必要となる最小限の吸気管負圧である目標吸気管負圧を算出する目標吸気管負圧算出手段と、前記目標吸気管負圧に基づいて前記スロットル弁の目標スロットル開度を決定する目標スロットル開度決定手段と、前記蒸発燃料還流機構を作動させる時点での吸入空気量を検出すると共に検出された吸入空気量を目標吸入空気量として設定する目標吸入空気量設定手段と、前記目標スロットル弁開度と前記目標吸入空気量とをパラメータとして、前記吸気弁および排気弁の目標開閉時期を決定する目標開閉時期決定手段と、を備え、前記ノンスロットル運転制御の実行中に前記蒸発燃料還流機構を作動させる必要が生じたときに、前記スロットル弁制御手段が前記スロットル弁の開度を前記目標スロットル開度まで徐々に閉弁させ、それと同時に、前記動弁機構制御手段が前記可変動弁機構を制御することで前記吸気弁および排気弁の開閉時期を前記目標開閉時期まで徐々に変更することを特徴とする。
【0010】
このように構成された可変動弁機構を有する内燃機関では、内燃機関の運転状態が所定の運転領域(例えば、低中負荷運転領域)にあるときは、ノンスロットル運転制御実行手段がスロットル弁を所定開度(例えば、実質的に全開となる開度)に保持しつつ可変動弁機構を制御して内燃機関の吸入空気量を調整する、いわゆるノンスロットル運転制御を実行する。内燃機関の運転状態が所定運転領域にあるとき、言い換えれば、ノンスロットル運転制御実行手段によってノンスロットル運転制御が実行されているときに、蒸発燃料還流機構を作動させる必要が生じると、スロットル弁制御手段は、スロットル弁を所定開度より所定量だけ閉弁させることになる。この場合、スロットル弁より下流の吸気通路に吸気管負圧が発生するため、ノンスロットル運転制御が実行されているときであっても、蒸発燃料還流機構の作動に係る吸気管負圧を確保することが可能となる。
【0011】
また、上記のように構成された可変動弁機構を有する内燃機関では、ノンスロットル運転制御実行手段によってノンスロットル運転制御が実行されているときに蒸発燃料還流機構を作動させる必要が生じると、スロットル弁制御手段はスロットル弁を所定開度より所定量だけ閉弁させるとともに、動弁機構制御手段は内燃機関の吸入空気量の変化を抑制すべく各気筒の吸気効率が高くなるように可変動弁機構を制御することになる。この場合、内燃機関の吸入空気量を変化させることなく、蒸発燃料還流機構の作動に係る吸気管負圧を確保することが可能となる。
【0012】
また、本発明に係る可変動弁機構としては、電磁力を利用して吸気弁およびまたは排気弁を開閉駆動する電磁駆動式動弁機構、油圧を利用して吸気弁およびまたは排気弁を開閉駆動する油圧駆動式動弁機構、クランクシャフトの回転力を利用して吸気弁およびまたは排気弁を開閉駆動するカムシャフトを備えた内燃機関においてクランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変更する機械式の可変動弁機構、若しくは、上記した機構を適宜組み合わせてなる可変動弁機構等を例示することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る可変動弁機構を有する内燃機関の具体的な実施態様について図面に基づいて説明する。
【0014】
ここでは、本発明に係る可変動弁機構として電磁力を利用して吸気弁及び排気弁を開閉駆動する電磁駆動式動弁機構を例に挙げて説明する。
【0015】
図1は、本実施の形態に係る内燃機関とその吸排気系の概略構成を示す図である。図1に示す内燃機関1は、4つの気筒21を備えた水冷式の4ストローク・サイクル・ガソリンエンジンである。
【0016】
内燃機関1は、4つの気筒21及び冷却水路1cが形成されたシリンダブロック1bと、このシリンダブロック1bの上部に固定されたシリンダヘッド1aとを備えている。
【0017】
前記シリンダブロック1bには、機関出力軸たるクランクシャフト23が回転自在に支持され、このクランクシャフト23は、各気筒21内に摺動自在に装填されたピストン22とコネクティングロッドを介して連結されている。
【0018】
各気筒21のピストン22上方には、ピストン22の頂面とシリンダヘッド1aの壁面とに囲まれた燃焼室24が形成されている。前記シリンダヘッド1aには、各気筒21の燃焼室24に臨むよう点火栓25が取り付けられ、この点火栓25には、該点火栓25に駆動電流を印加するためのイグナイタ25aが接続されている。
【0019】
前記シリンダヘッド1aにおいて各気筒21の燃焼室24に臨む部位には、吸気ポート26の開口端が2つ形成されるとともに、排気ポート27の開口端が2つ形成されている。そして、前記シリンダヘッド1aには、前記吸気ポート26の各開口端を開閉する吸気弁28と、前記排気ポート27の各開口端を開閉する排気弁29とが進退自在に設けられている。
【0020】
前記シリンダヘッド1aには、励磁電流が印加されたときに発生する電磁力を利用して前記吸気弁28を進退駆動する電磁駆動機構30(以下、吸気側電磁駆動機構30と称する)が吸気弁28と同数設けられている。各吸気側電磁駆動機構30には、該吸気側電磁駆動30に励磁電流を印加するための駆動回路30a(以下、吸気側駆動回路30aと称する)が電気的に接続されている。
【0021】
前記シリンダヘッド1aには、励磁電流が印加されたときに発生する電磁力を利用して前記排気弁29を進退駆動する電磁駆動機構31(以下、排気側電磁駆動機構31と称する)が排気弁29と同数設けられている。各排気側電磁駆動機構31には、該排気側電磁駆動機構31に励磁電流を印加するための駆動回路31a(以下、排気側駆動回路31aと称する)が電気的に接続されている。
【0022】
上記した吸気側電磁駆動機構30、吸気側駆動回路30a、排気側電磁駆動機構31、及び排気側駆動回路31aは、本発明に係る可変動弁機構に相当するものである。
【0023】
ここで、吸気側電磁駆動機構30と排気側電磁駆動機構31の具体的な構成について述べる。尚、吸気側電磁駆動機構30と排気側電磁駆動機構31とは同様の構成であるため、吸気側電磁駆動機構30のみを例に挙げて説明する。
【0024】
図2は、吸気側電磁駆動機構30の構成を示す断面図である。図2において内燃機関1のシリンダヘッド1aは、シリンダブロック1bの上面に固定されるロアヘッド10と、このロアヘッド10の上部に設けられたアッパヘッド11とを備えている。
【0025】
前記ロアヘッド10には、各気筒21毎に2つの吸気ポート26が形成され、各吸気ポート26の燃焼室24側の開口端には、吸気弁28の弁体28aが着座するための弁座12が設けられている。
【0026】
前記ロアヘッド10には、各吸気ポート26の内壁面から該ロアヘッド10の上面にかけて断面円形の貫通孔が形成され、その貫通孔には筒状のバルブガイド13が挿入されている。前記バルブガイド13の内孔には、吸気弁28の弁軸28bが貫通し、前記弁軸28bが軸方向へ進退自在となっている。
【0027】
前記アッパヘッド11において前記バルブガイド13と軸心が同一となる部位には、断面円形のコア取付孔14が設けられている。前記コア取付孔14の下部14bは、その上部14aに比して径大に形成されている。以下では、前記コア取付孔14の下部14bを径大部14bと称し、前記コア取付孔14の上部14aを径小部14aと称する。
【0028】
前記径小部14aには、軟磁性体からなる環状の第1コア301と第2コア302とが所定の間隙303を介して軸方向に直列に嵌挿されている。これらの第1コア301の上端と第2コア302の下端には、それぞれフランジ301aとフランジ302aが形成されており、第1コア301は上方から、また第2コア302は下方からそれぞれコア取付孔14に嵌挿され、フランジ301aとフランジ302aがコア取付孔14の縁部に当接することにより第1コア301と第2コア302の位置決めがされて、前記間隙303が所定の距離に保持されるようになっている。
【0029】
第1コア301の上方には、筒状のアッパキャップ305が設けられている。このアッパキャップ305は、その下端に形成されたフランジ部305aにボルト304を貫通させてアッパヘッド11上面に固定されている。この場合、フランジ部305aを含むアッパキャップ305の下端が第1コア301の上面周縁部に当接した状態で固定されることになり、その結果、第1コア301がアッパヘッド11に固定されることになる。
【0030】
一方、第2コア302の下部には、コア取付孔14の径大部14bと略同径の外径を有する環状体からなるロアキャップ307が設けられている。このロアキャップ307にはボルト307が貫通し、そのボルト307により前記径小部14aと径大部14bの段部における下向きの段差面に固定されている。この場合、ロアキャップ307が第2コア302の下面周縁部に当接した状態で固定されることになり、その結果、第2コア302がアッパヘッド11に固定されることになる。
【0031】
前記第1コア301の前記間隙303側の面に形成された溝部には、第1の電磁コイル308が把持されており、前記第2コア302の間隙303側の面に形成された溝部には第2の電磁コイル309が把持されている。その際、第1の電磁コイル308と第2の電磁コイル309とは、前記間隙303を介して向き合う位置に配置されるものとする。そして、第1及び第2の電磁コイル308、309は、前述した吸気側駆動回路30aと電気的に接続されている。
【0032】
前記間隙303には、該間隙303の内径より径小な外径を有する環状の軟磁性体からなるアーマチャ311が配置されている。このアーマチャ311の中空部には、該アーマチャ311の軸心に沿って上下方向に延出した円柱状のアーマチャシャフト310が固定されている。このアーマチャシャフト310は、その上端が前記第1コア301の中空部を通ってその上方のアッパキャップ305内まで至るとともに、その下端が第2コア302の中空部を通ってその下方の径大部14b内に至るよう形成され、前記第1コア301及び前記第2コア302によって軸方向へ進退自在に保持されている。
【0033】
前記アッパキャップ305内に延出したアーマチャシャフト310の上端部には、円板状のアッパリテーナ312が接合されるとともに、前記アッパキャップ305の上部開口部にはアジャストボルト313が螺着され、これらアッパリテーナ312とアジャストボルト313との間には、アッパスプリング314が介在している。また、前記アジャストボルト313と前記アッパスプリング314との当接面には、前記アッパキャップ305の内径と略同径の外径を有するスプリングシート315が介装されている。
【0034】
一方、前記径大部14b内に延出したアーマチャシャフト310の下端部には、吸気弁28の弁軸28bの上端部が当接している。前記弁軸28bの上端部の外周には、円盤状のロアリテーナ28cが接合されており、そのロアリテーナ28cの下面とロアヘッド10の上面との間には、ロアスプリング316が介在している。
【0035】
このように構成された吸気側電磁駆動機構30では、吸気側駆動回路30aから第1の電磁コイル308及び第2の電磁コイル309に対して励磁電流が印加されていないときは、アッパスプリング314からアーマチャシャフト310に対して下方向(すなわち、吸気弁28を開弁させる方向)への付勢力が作用するとともに、ロアスプリング316から吸気弁28に対して上方向(すなわち、吸気弁28を閉弁させる方向)への付勢力が作用し、その結果、アーマチャシャフト310及び吸気弁28が互いに当接して所定の位置に弾性支持された状態、いわゆる中立状態に保持されることになる。
【0036】
尚、アッパスプリング314とロアスプリング316の付勢力は、前記アーマチャ311の中立位置が前記間隙303において前記第1コア301と前記第2コア302との中間の位置に一致するよう設定されており、構成部品の初期公差や経年変化等によってアーマチャ311の中立位置が前記した中間位置からずれた場合には、アーマチャ311の中立位置が前記した中間位置と一致するようアジャストボルト313によって調整することが可能になっている。
【0037】
また、前記アーマチャシャフト310及び前記弁軸28bの軸方向の長さは、前記アーマチャ311が前記間隙303の中間位置に位置するときに、前記弁体28aが全開側変位端と全閉側変位端との中間の位置(以下、中開位置と称する)となるように設定されている。
【0038】
前記した吸気側電磁駆動機構30では、吸気側駆動回路30aから第1の電磁コイル308に対して励磁電流が印加されると、第1コア301と第1の電磁コイル308とアーマチャ311との間に、アーマチャ311を第1コア301側へ変位させる方向の電磁力が発生し、吸気側駆動回路30aから第2の電磁コイル309に対して励磁電流が印加されると、第2コア302と第2の電磁コイル309とアーマチャ311との間にアーマチャ311を前記第2コア302側へ変位させる方向の電磁力が発生する。
【0039】
従って、上記した吸気側電磁駆動機構30では、吸気側駆動回路30aからの励磁電流が第1の電磁コイル308と第2の電磁コイル309とに交互に印加されることにより、アーマチャ311が進退動作し、それに伴って弁軸28bが進退駆動されると同時に弁体28aが開閉駆動されることになる。その際、第1の電磁コイル308及び第2の電磁コイル309に対する励磁電流の印加タイミングと励磁電流の大きさを変更することにより、吸気弁28の開閉時期を制御することが可能となる。
【0040】
また、上記した吸気側電磁駆動機構30には、吸気弁28の変位を検出するバルブリフトセンサ317が取り付けられている。このバルブリフトセンサ317は、アッパリテーナ312の上面に取り付けられた円板状のターゲット317aと、アジャストボルト313における前記アッパリテーナ312と対向する部位に取り付けられたギャップセンサ317bとから構成されている。
【0041】
このように構成されたバルブリフトセンサ317では、前記ターゲット317aが前記吸気側電磁駆動機構30のアーマチャ311と一体的に変位し、前記ギャップセンサ317bが該ギャップセンサ317bと前記ターゲット317aとの距離に対応した電気信号を出力することになる。その際、アーマチャ311が中立状態にあるときのギャップセンサ317bの出力信号値を予め記憶しておき、その出力信号値と現時点におけるギャップセンサ317bの出力信号値との偏差を算出することにより、アーマチャ311及び吸気弁28の変位を特定することが可能となる。
【0042】
ここで、図1に戻り、内燃機関1のシリンダヘッド1aには、4本の枝管で形成された吸気枝管33が接続され、その吸気枝管33の各枝管が各気筒21の吸気ポート26と連通している。前記シリンダヘッド1aにおいて前記吸気枝管33との接続部位の近傍には、その噴孔が吸気ポート26内に臨むよう燃料噴射弁32が取り付けられている。
【0043】
前記吸気枝管33は、吸気の脈動を抑制するためのサージタンク34に接続されている。前記サージタンク34には、吸気管35が接続され、吸気管35は、吸気中の塵や埃等を取り除くためのエアクリーナボックス36と接続されている。
【0044】
前記吸気管35には、該吸気管35内を流れる空気の質量(吸入空気質量)に対応した電気信号を出力するエアフローメータ44が取り付けられている。前記吸気管35において前記エアフローメータ44より下流の部位には、該吸気管35内を流れる吸気の流量を調整するスロットル弁39が設けられている。
【0045】
前記スロットル弁39には、ステッパモータ等からなり印加電力の大きさに応じて前記スロットル弁39を開閉駆動するスロットル用アクチュエータ40と、前記スロットル弁39の開度に対応した電気信号を出力するスロットルポジションセンサ41とが取り付けられている。
【0046】
一方、前記内燃機関1のシリンダヘッド1aには、4本の枝管が内燃機関1の直下流において1本の集合管に合流するよう形成された排気枝管45が接続され、その排気枝管45の各枝管が各気筒21の排気ポート27と連通している。
【0047】
前記排気枝管45は、排気浄化触媒46を介して排気管47に接続され、排気管47は、下流にて図示しないマフラーと接続されている。前記排気枝管45には、該排気枝管45内を流れる排気、言い換えれば、排気浄化触媒46に流入する排気の空燃比に対応した電気信号を出力する空燃比センサ48が取り付けられている。
【0048】
ここで、上記した排気浄化触媒46としては、例えば、該排気浄化触媒46に流入する排気の空燃比が理論空燃比近傍の所定の空燃比であるときに排気中に含まれる炭化水素(HC)、一酸化炭素(CO)、窒素酸化物(NOx)を浄化する三元触媒、該排気浄化触媒46に流入する排気の空燃比がリーン空燃比であるときは排気中に含まれる窒素酸化物(NOx)を吸蔵するとともに該排気浄化触媒46に流入する排気の空燃比が理論空燃比もしくはリッチ空燃比であるときは吸蔵していた窒素酸化物(NOx)を放出しつつ還元・浄化する吸蔵還元型NOx触媒、該排気浄化触媒46に流入する排気の空燃比が酸素過剰状態にあり且つ所定の還元剤が存在するときに排気中の窒素酸化物(NOx)を還元・浄化する選択還元型NOx触媒、もしくは上記した各種の触媒を適宜組み合わせてなる触媒である。
【0049】
次に、内燃機関1には蒸発燃料処理機構が併設されている。この蒸発燃料処理機構は、燃料タンク60と、この燃料タンク60内で発生した蒸発燃料を一旦貯留するチャコールキャニスタ61と、チャコールキャニスタ61に貯留された蒸発燃料を吸気管35においてスロットル弁39より下流の部位へ導く負圧導入通路65と、を備えている。
【0050】
前記燃料タンク60と前記チャコールキャニスタ61とは、蒸発燃料通路62を介して接続され、その蒸発燃料通路62の途中には、燃料タンク60内の圧力に応じて前記蒸発燃料通路62内の流路を開閉するタンク内圧制御弁63が取り付けられている。タンク内圧制御弁63は、正圧弁と負圧弁とを組み合わせて構成され、前記正圧弁は、蒸発燃料の増加により燃料タンク60内の圧力が第1の所定値以上になると開弁し、前記負圧弁は、燃料の減少により燃料タンク60内の圧力が第2の所定値(<第1の所定値)以下になると開弁する。
【0051】
前記チャコールキャニスタ61には、前記した蒸発燃料通路62及び負圧導入通路65に加え、大気導入通路64が接続されている。この大気導入通路64の終端は、大気中に開放されている。
【0052】
前記負圧導入通路65の途中には、ステッピングモータなどからなり、該負圧導入通路65内の流量を調節する電磁弁67が取り付けられている。
【0053】
前記チャコールキャニスタ61を介して連通する大気導入通路64及び負圧導入通路65は、パージ通路を形成する(以下、チャコールキャニスタ61、大気導入通路64、及び負圧導入通路65を総称してパージ通路66と称する)。このパージ通路66と電磁弁67は、本発明に係る蒸発燃料還流手段に相当する。
【0054】
次に、内燃機関1は、クランクシャフト23の端部に取り付けられたタイミングロータ51aとタイミングロータ51a近傍のシリンダブロック1bに取り付けられた電磁ピックアップ51bとからなるクランクポジションセンサ51と、内燃機関1の内部に形成された冷却水路1cを流れる冷却水の温度を検出すべくシリンダブロック1bに取り付けられた水温センサ52とを備えている。
【0055】
上記したように構成された内燃機関1には、該内燃機関1の運転状態を制御するための電子制御ユニット(Electronic Control Unit:ECU)20が併設されている。
【0056】
前記ECU20には、スロットルポジションセンサ41、エアフローメータ44、空燃比センサ48、クランクポジションセンサ51、水温センサ52、バルブリフトセンサ317が電気配線を介して接続されるとともに、車室内に取り付けられたアクセルペダル42の操作量に応じた電気信号を出力するアクセルポジションセンサ43が電気配線を介して接続され、各センサの出力信号がECU20に入力されるようになっている。
【0057】
前記ECU20には、イグナイタ25a、吸気側駆動回路30a、排気側駆動回路31a、燃料噴射弁32、スロットル用アクチュエータ40、電磁弁67等が電気配線を介して接続され、ECU20が各種センサの出力信号値をパラメータとしてイグナイタ25a、吸気側駆動回路30a、排気側駆動回路31a、燃料噴射弁32、スロットル用アクチュエータ40、電磁弁67を制御することが可能になっている。
【0058】
ここで、ECU20は、図3に示すように、双方向性バス400によって相互に接続されたCPU401とROM402とRAM403とバックアップRAM404と入力ポート405と出力ポート406とを備えるとともに、前記入力ポート405に接続されたA/Dコンバータ(A/D)407を備えている。
【0059】
前記A/D407には、スロットルポジションセンサ41、アクセルポジションセンサ43、エアフローメータ44、空燃比センサ48、水温センサ52、バルブリフトセンサ317等のようにアナログ信号形式の信号を出力するセンサと電気配線を介して接続されている。A/D407は、上記した各センサの出力信号をアナログ信号形式からデジタル信号形式に変換した後に前記入力ポート405へ送信する。
【0060】
前記入力ポート405は、前述したスロットルポジションセンサ41、アクセルポジションセンサ43、エアフローメータ44、空燃比センサ48、水温センサ52、バルブリフトセンサ317等のようにアナログ信号形式の信号を出力するセンサと前記A/D407を介して接続されるとともに、クランクポジションセンサ51のようにデジタル信号形式の信号を出力するセンサと接続されている。入力ポート405は、各種センサの出力信号を直接又はA/D407を介して入力し、それらの出力信号を双方向性バス400を介してCPU401やRAM403へ送信する。
【0061】
前記出力ポート406は、イグナイタ25a、吸気側駆動回路30a、排気側駆動回路31a、燃料噴射弁32、スロットル用アクチュエータ40、電磁弁67等と電気配線を介して接続されている。出力ポート406は、CPU401から出力された制御信号を双方向性バス400を介して入力し、その制御信号をイグナイタ25a、吸気側駆動回路30a、排気側駆動回路31a、燃料噴射弁32、スロットル用アクチュエータ40、又は電磁弁67へ送信する。
【0062】
前記ROM402は、燃料噴射量を決定するための燃料噴射量制御ルーチン、燃料噴射時期を決定するための燃料噴射時期制御ルーチン、点火時期を決定するための点火時期制御ルーチン、吸気弁28の開閉時期を決定するための吸気弁開閉時期制御ルーチン、排気弁29の開閉時期を決定するための排気弁開閉時期制御ルーチン、吸気側電磁駆動機構30に印加すべき励磁電流量を決定するための吸気側励磁電流制御ルーチン、排気側電磁駆動機構31に印加すべき励磁電流量を決定するための排気側励磁電流量制御ルーチン、スロットル弁39の開度を決定するためのスロットル開度制御ルーチン等のアプリケーションプログラムに加え、蒸発燃料のパージを実行するためのパージ制御ルーチン等のアプリケーションプログラムを記憶している。また、ROM402は、上記したようなアプリケーションプログラムの加え、各種の制御マップを記憶している。制御マップは、例えば、内燃機関1の運転状態と燃料噴射量との関係を示す燃料噴射量制御マップ、内燃機関1の運転状態と燃料噴射時期との関係を示す燃料噴射時期制御マップ、内燃機関1の運転状態と点火時期との関係を示す点火時期制御マップ、内燃機関1の運転状態と吸気弁28の開閉時期との関係を示す吸気弁開閉時期制御マップ、内燃機関1の運転状態と排気弁29の開閉時期との関係を示す排気弁開閉時期制御マップ、内燃機関1の運転状態と吸気側電磁駆動機構30及び排気側電磁駆動機構31に印加すべき励磁電流量との関係を示す励磁電流量制御マップ、内燃機関1の運転状態とスロットル弁39の開度との関係を示すスロットル開度制御マップ、内燃機関1、燃料タンク33、あるいはチャコールキャニスタ31の状態とパージすべき蒸発燃料の量(要求蒸発燃料量)との関係を示す要求蒸発燃料量制御マップ、あるいは要求蒸発燃料量とその要求蒸発燃料量をパージするために必要な電磁弁34の開度(要求デューティ比)との関係を示す要求デューティ比制御マップ等である。
【0063】
前記RAM403は、各センサの出力信号やCPU401の演算結果等を記憶する。前記演算結果は、例えば、クランクポジションセンサ51の出力信号に基づいて算出される機関回転数等である。RAM403に記憶されるデータ(各センサの出力信号やCPU401の演算結果等のデータ)は、クランクポジションセンサ51がパルス信号を出力する度に最新のデータに更新される。
【0064】
前記バックアップRAM404は、内燃機関1の運転停止後もデータを保持する不揮発性のメモリであり、各種制御に係る学習値等を記憶する。
【0065】
前記CPU401は、ROM402に記憶されたアプリケーションプログラムに従って動作し、各センサの出力信号より内燃機関1の運転状態やチャコールキャニスタ61の状態を判定し、判定された運転状態やチャコールキャニスタ61の状態と各制御マップとから燃料噴射量、燃料噴射時期、スロットル開度、点火時期、吸気弁28の開閉時期、排気弁29の開閉時期、電磁弁67制御用のデューティ比、パージ実行時における燃料噴射量の補正量等を算出する。そして、CPU42は、算出結果に基づいてイグナイタ25a、燃料噴射弁32、スロットル用アクチュエータ40、吸気側駆動回路30a、排気側駆動回路31a、又は電磁弁67に対する制御信号を出力する。
【0066】
例えば、CPU42は、アクセルポジションセンサ43、クランクポジションセンサ51、もしくはエアフローメータ44の出力信号値より、内燃機関1の運転状態を判別する。
【0067】
内燃機関1の運転状態が低中負荷領域にあると判定された場合は、CPU401は、スロットル弁39の開度を実質的に全開となる開度に保持すべくスロットル用アクチュエータ40を制御するとともに、内燃機関1の吸入空気量が所望の量となるように吸気側駆動回路30a及び排気側駆動回路31aを制御する、いわゆるノンスロットル制御を実行する。このようにCPU401がノンスロットル制御を実行することにより、本発明に係るノンスロットル制御実行手段が実現される。
【0068】
内燃機関1の運転状態が高負荷運転領域にあると判定された場合は、CPU401は、スロットル弁39の開度をアクセルポジションセンサ43の出力信号値(アクセル開度)に対応した開度とすべくスロットル用アクチュエータ40を制御するとともに、内燃機関1のトルクが所望の目標トルクとなるように吸気側駆動回路30a及び排気側駆動回路31aを制御する。
【0069】
内燃機関1の運転状態がアイドル運転領域にあると判定された場合は、CPU401は、内燃機関1の実際の回転数が所望の目標回転数に収束させる上で必要となる吸入空気量を確保すべくスロットル弁39の開度を制御する、いわゆるアイドルスピードコントロール(ISC)のフィードバック制御を行う。
【0070】
次に、CPU401は、蒸発燃料のパージを実行するにあたり、通常は電磁弁67を全閉状態に制御する。この状態で燃料タンク60内の蒸発燃料が増加して燃料タンク60内の圧力が第1の所定値を越えると、タンク内圧制御弁63の正圧弁が開弁し、蒸発燃料通路62が導通状態となる。蒸発燃料通路62が導通状態になると、燃料タンク60内の蒸発燃料は、蒸発燃料通路62を通ってチャコールキャニスタ61内に流れ込み、チャコールキャニスタ61に内装された活性炭等の吸着剤に一旦吸着される。
【0071】
また、CPU401は、所定の条件が成立しているか否かを判別する。この所定条件としては、蒸発燃料のパージ実行条件を例示することができ、このパージ実行条件としては、燃料タンク60内の圧力が所定値以上である、チャコールキャニスタ61や蒸発燃料通路62内の燃料濃度が所定濃度以上である、チャコールキャニスタ61の重量が所定値以上である、前回のパージが実行された時点からの経過時間が所定時間以上である、前回のパージが実行された時点からの車両の走行距離が所定距離以上である、又は、外気温が所定温度以上となる状況下での内燃機関1の運転時間が所定時間以上である等の条件を例示することができる。
【0072】
CPU401は、パージ実行条件が成立していると判定した場合は、燃料タンク60の圧力やチャコールキャニスタ61内の燃料濃度と、内燃機関1の運転状態(機関回転数、燃料噴射量、吸入空気量)とをパラメータとして、パージすべき蒸発燃料量(要求蒸発燃料量)を決定し、次いで要求蒸発燃料量に基づいて電磁弁67制御用のデューティ比(要求デューティ比)を特定する。
【0073】
CPU401は、前記要求デューティ比に対応するパルス信号を電磁弁67に印加するとともに、要求蒸発燃料量に基づいて燃料噴射量を減量補正する。CPU401から電磁弁67にパルス信号が印加されると、負圧導入通路65が導通状態となり、それに応じてパージ通路66も導通状態となる。
【0074】
この場合、パージ通路66の上流にあたる大気導入通路64の大気開放端の圧力が大気圧となるとともに、パージ通路66の下流にあたるスロットル弁39下流の吸気管35内が吸気管負圧の発生によって負圧となるため、パージ通路49の上流と下流との間に圧力差が生じる。
【0075】
上記した圧力差により、パージ通路66の大気開放端から該パージ通路66内へ大気が流れ込み、次いでパージ通路66内の大気がスロットル弁39下流の吸気管35内へ導かれることになる。つまり、パージ通路66では、チャコールキャニスタ61を貫流する大気の流れが生じる。
【0076】
この結果、チャコールキャニスタ61内の吸着剤に吸着されていた蒸発燃料は、上記したような大気の流れを受けて吸着剤から脱離し、大気とともにスロットル弁39下流の吸気管35内へ導入される。このように吸気管35内に導入された蒸発燃料(パージガス)は、吸気管35の上流から流れてきた新気及び燃料噴射弁32から噴射される燃料と混ざり合いながら燃焼室24内に導入されて燃焼及び処理される。
【0077】
ところで、内燃機関1の運転状態が低中負荷運転領域にあって、ノンスロットル制御が実行されている場合は、スロットル弁39が実質的に全開状態となるため、スロットル弁39下流の吸気管35内に吸気管負圧が殆ど発生せず、パージ通路66の上流と下流との圧力差が極僅かとなるため、所望量の蒸発燃料をパージすることが困難になる。
【0078】
そこで、本実施の形態では、CPU401は、内燃機関1がノンスロットル制御されているときに蒸発燃料のパージ実行条件が成立すると、スロットル弁39を所定量閉弁させるべくスロットル用アクチュエータ40を制御することにより、スロットル弁39下流の吸気管35内に吸気管負圧を発生させ、以てパージ通路66の上流と下流との間に圧力差を発生させるようにした。このようにCPU401がスロットル弁39を制御することにより本発明に係るスロットル弁制御手段が実現されることになる。尚、上記した所定量は、要求蒸発燃料量や機関回転数などをパラメータとして、必要最小限の負圧が確保されるように設定されることが好ましい。これは、スロットル弁39が過剰に閉弁されると吸気のポンピングロスが不要に大きくなり、燃料消費量が増加してしまう虞があるからである。
【0079】
また、単にスロットル弁39を所定量閉弁させるだけでは、内燃機関1の吸入空気量が減少してトルク変動を誘発する虞があるため、本実施の形態では、内燃機関1がノンスロットル制御されている状況下でパージ制御が実行される場合には、CPU401は、スロットル弁39を所定量閉弁させるべくスロットル用アクチュエータ40を制御すると同時に、吸気弁28及び排気弁29の開閉時期を各気筒21の吸気効率が高くなるタイミングへ変更すべく吸気側駆動回路30a及び排気側駆動回路31aを制御するようにした。この場合、パージ通路66の上流と下流との間に圧力差を発生させるべくスロットル弁39が所定量閉弁されても、各気筒21の吸入空気量が減少することがなく、トルク変動等の不具合が発生することがなくなる。このようにCPU401が吸気側電磁駆動機構30及び排気側電磁駆動機構31を制御することにより本発明に係る動弁機構制御手段が実現されることになる。
【0080】
以下、本実施の形態に係るパージ制御について具体的に説明する。
CPU401は、パージ制御を実行するにあたり、図4に示すようなパージ制御ルーチンを実行する。このパージ制御ルーチンは、予めROM402に記憶されているルーチンであり、CPU401によって所定時間毎(例えば、クランクポジションセンサ51がパルス信号を出力する度)に繰り返し実行されるルーチンである。
【0081】
パージ制御ルーチンでは、CPU401は、先ずS1201において蒸発燃料のパージ実行条件が成立しているか否かを判別する。
【0082】
CPU401は、前記S1201において蒸発燃料のパージ実行条件が成立していると判定した場合は、S1202へ進み、内燃機関1の運転状態がノンスロットル制御実行領域にあるか否かを判別する。
【0083】
前記S1202において内燃機関1の運転状態がノンスロットル制御実行領域にないと判定した場合は、CPU401は、S1211へ進み、通常のパージ制御を実行する。
【0084】
一方、前記S1202において内燃機関1の運転状態がノンスロットル制御実行領域にあると判定した場合は、CPU401は、S1203へ進み、燃料タンク60内の圧力やチャコールキャニスタ61内の燃料濃度等をパラメータとしてパージすべき蒸発燃料量(要求蒸発燃料量)を算出する。
【0085】
S1204では、CPU401は、前記S1204で算出された要求蒸発燃料量の蒸発燃料をパージする上で必要となる最小限の吸気管負圧(目標吸気管負圧)を算出する。
【0086】
S1205では、CPU401は、前記S1204で算出された目標吸気管負圧に基づいてスロットル弁39の目標スロットル開度を決定する。
【0087】
S1206では、CPU401は、エアフローメータ44の出力信号を入力して現時点における吸入空気量を検出し、検出された吸入空気量を目標吸入空気量として設定する。
【0088】
S1207では、CPU401は、前記目標スロットル開度と前記目標吸入空気量とをパラメータとして、吸気弁28及び排気弁29の目標開閉時期を決定する。
【0089】
S1208では、CPU401は、スロットル弁39の実際の開度を前記S1205で決定された目標スロットル開度まで徐々に変更すべくスロットル用アクチュエータ40を制御すると同時に、吸気弁28及び排気弁29の開閉時期を前記S1207で決定された目標開閉時期まで徐々に変更すべく吸気側駆動回路30a及び排気側駆動回路31aを制御する。
【0090】
S1209では、CPU401は、実際の吸気管負圧が前記要求吸気管負圧まで低下したか否かを判別する。ここで、実際の吸気管負圧は、スロットル弁39の開度(目標スロットル開度)やエアフローメータ44の出力信号値(吸入空気量)等をパラメータとして推定されるようにしてもよく、サージタンク34内の圧力を検出する圧力センサを設けることにより直接検出されるようにしてもよい。
【0091】
前記S1209において実際の吸気管負圧が前記要求吸気管負圧まで低下していないと判定された場合は、CPU401は、本ルーチンの実行を一旦終了する。そして、CPU401は、所定時間経過後に本ルーチンを再度実行した際に、S1209において実際の吸気管負圧が前記要求吸気管負圧まで低下していると判定すると、S1210へ進むことになる。
【0092】
S1210では、CPU401は、蒸発燃料のパージを実行する。すなわち、CPU401は、前記S1203で算出された要求蒸発燃料量に基づいて電磁弁67制御用のデューティ比(要求デューティ比)を特定し、その要求デューティ比に対応するパルス信号を電磁弁67に印加するとともに、要求蒸発燃料量に基づいて燃料噴射量を減量する。この場合、スロットル弁39が所定量閉弁されることにより、該スロットル弁39を通過する吸気量が減少し、スロットル弁39下流の吸気管35内に吸気管負圧が発生することになる。この結果、パージ通路66の上流が大気圧になるとともに、パージ通路66の下流にあたるスロットル弁39下流の吸気管35内が負圧となるため、パージ通路49の上流と下流との間に圧力差が生じる。
【0093】
上記した圧力差により、パージ通路66の大気開放端から該パージ通路66内へ大気が流れ込み、次いでパージ通路66内の大気がスロットル弁39下流の吸気管35内へ導かれることになる。つまり、パージ通路66では、チャコールキャニスタ61を貫流する大気の流れが生じる。チャコールキャニスタ61を貫流する大気の流れが発生すると、チャコールキャニスタ61内の吸着剤に吸着されていた蒸発燃料は、大気の流れを受けて吸着剤から脱離し、大気とともにスロットル弁39下流の吸気管35内へ導入される。吸気管35内に導入された蒸発燃料(パージガス)は、吸気管35の上流から流れてきた新気及び燃料噴射弁32から噴射される燃料と混ざり合いながら燃焼室24内に導入されて燃焼及び処理される。
【0094】
一方、スロットル弁39の開度が目標スロットル開度に変更される場合には、吸気弁28及び排気弁29の開閉時期は、スロットル弁39の開度変更に対応して、各気筒21の吸入効率が高くなるタイミングへ変更されるため、各気筒21の吸入空気量が減少することがなく、その結果、内燃機関1のトルク変動が発生することもない。
【0095】
ここで、図4に戻り、CPU401は、前記したS1210の処理を実行し終えると本ルーチンの実行を一旦終了する。CPU401は、本ルーチンの実行を終了した時点から所定時間経過後に本ルーチンを再度実行することになるが、その際に要求蒸発燃料量のパージが完了してれば、S1201においてパージ実行条件が成立していないと判定し、S1212へ進むことになる。
【0096】
S1212では、CPU401は、蒸発燃料のパージを終了すべく電磁弁67を閉弁させる。
【0097】
S1213では、CPU401は、スロットル弁39の開度を通常の開度に戻すべくスロットル用アクチュエータ40を制御するとともに、吸気弁28及び排気弁29の開閉時期を通常の開閉時期に戻すべく吸気側駆動回路30a及び排気側駆動回路31aを制御する。
【0098】
このようにCPU401がパージ制御ルーチンを実行することにより、本発明に係るスロットル弁制御手段と動弁機構制御手段とが実現されることになる。従って、本実施の形態に係る可変動弁機構を有する内燃機関によれば、内燃機関1の運転状態がノンスロットル制御実行領域にあるときに、蒸発燃料のパージ実行条件が成立すると、内燃機関1の吸入空気量を変化させることなく吸気管負圧を発生させることができ、以て内燃機関1のトルク変動等を誘発することなく、蒸発燃料のパージを実行することが可能となる。
【0099】
尚、本実施の形態では、本発明に係る可変動弁機構として、吸気弁と排気弁との双方が電磁力によって開閉駆動される電磁駆動式動弁機構を例に挙げたが、吸気弁と排気弁との何れか一方のみが電磁駆動式動弁機構で構成されるようにしてもよい。
【0100】
また、本実施の形態では、本発明に係る可変動弁機構として、電磁力によって吸気弁及び排気弁を開閉駆動する電磁駆動式動弁機構を例に挙げたが、電磁力の代わりに油圧を用いる油圧駆動式可変動弁機構、クランクシャフトの回転力を利用して吸排気弁を開閉駆動するカムシャフトを備えた内燃機関においてクランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相を変更することにより吸気弁及び排気弁の開閉時期を調整する機械式可変動弁機構、あるいは、それらの可変動弁機構を適宜組み合わせてなる可変動弁機構であってもよい。
【0101】
また、本実施の形態では、パージ通路66の下流側の端部がスロットル弁39下流の吸気管35に接続される構成について述べたが、図5、図6に示すように、パージ通路66が該パージ通路66の途中で4本の枝管66A、66B、66C、66Dに分岐され、各枝管66A、66B、66C、66Dが各気筒21の吸気ポート26に接続されるよう形成されるようにしてもよい。
【0102】
本実施の形態における内燃機関1は、一気筒当たりに2つの吸気ポート26を有しているため、パージ通路66の各枝管66A、66B、66C、66Dは、各気筒21の2つの吸気ポート26の中の少なくとも一方に接続されるようにしてもよく、あるいは各枝管66A、66B、66C、66Dを更に2本の枝管に分岐させて各気筒21の2つの吸気ポート26の双方へ接続されるようにしてもよい。また、パージ通路66を8本の枝管に分岐させて、それらの枝管と内燃機関1の吸気ポート26とが一対一で接続されるようにしてもよい。
【0103】
次に、パージ通路66内の流路を開閉する電磁弁67は、図6に示すように、パージ通路66において4つの枝管66A、66B、66C、66Dに分岐される部位より上流の部位に1つ設けるようにしてもよく、あるいは図7に示すように個々の枝管66A、66B、66C、66Dに独立して電磁弁67A、67B、67C、67Dを設けるようにしてもよい。その際、各電磁弁67A、67B、67C、67Dは、各枝管66A、66B、66C、66Dにおいて吸気ポート26に近接した部位に配置されることが好ましい。これは、電磁弁67A、67B、67C、67Dから吸気ポート26までの距離が長くなると、電磁弁67が開弁された時点から実際に蒸発燃料が吸気ポート26に到達する時点までに応答遅れ時間が生じるため、その応答遅れ時間を考慮してパージ制御(例えば、燃料噴射量の減量補正など)を実行する必要が生じ、パージ制御が煩雑になるからである。
【0104】
また、各枝管66A、66B、66C、66Dは、図5に示すように、各吸気ポート26の上方から吸気ポート26へ臨むように形成されることが好ましい。これは、各枝管66A、66B、66C、66D内に液化した燃料や水などが付着することに起因した枝管66A、66B、66C、66D内の詰まりを防止するためである。
【0105】
上記したようにパージ通路66の下流側端部が内燃機関1の吸気ポート26に接続された場合には、吸気ポート26の断面積が吸気管35の断面積より小さく、吸気ポート26内を流れる吸気の流速が吸気管35内を流れる吸気の流速より速くなるため、パージ通路66内の蒸発燃料を吸気の流速を利用して吸気ポート26内へ引き込むことが可能となる。この結果、内燃機関1の運転状態がノンスロットル制御実行領域にある場合に、スロットル開度を殆ど変更することなく、蒸発燃料をパージすることが可能となる。
【0106】
【発明の効果】
本発明によれば、内燃機関がノンスロットル運転制御されているときであっても、蒸発燃料還流機構を作動させる必要が生じると、内燃機関の吸入空気量を変化させることなく蒸発燃料還流機構の作動に係る吸気管負圧を発生させることが可能となり、その結果、内燃機関のトルク変動等を防止しつつ蒸発燃料還流機構が燃料タンク内で発生した蒸発燃料を確実に吸気通路へ還流させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施の形態における可変動弁機構を有する内燃機関の概略構成を示す図
【図2】 実施の形態における吸気側電磁駆動機構の内部構成を示す図
【図3】 実施の形態におけるECUの内部構成を示すブロック図
【図4】 実施の形態におけるパージ制御ルーチンを示すフローチャート図
【図5】 内燃機関における吸気ポート近傍の他の実施態様を示す図
【図6】 パージ通路の他の実施態様を示す図(1)
【図7】 パージ通路の他の実施態様を示す図(2)
【符号の説明】
1・・・・内燃機関
20・・・ECU
26・・・吸気ポート
27・・・排気ポート
28・・・吸気弁
29・・・排気弁
30・・・吸気側電磁駆動機構
30a・・吸気側駆動回路
31・・・排気側電磁駆動機構
31a・・排気側駆動回路
33・・・吸気枝管
34・・・サージタンク
35・・・吸気管
36・・・エアクリーナボックス
39・・・スロットル弁
40・・・スロットル用アクチュエータ
41・・・スロットルポジションセンサ
42・・・アクセルペダル
43・・・アクセルポジションセンサ
60・・・燃料タンク
61・・・チャコールキャニスタ
62・・・蒸発燃料通路
63・・・タンク内圧制御弁
64・・・大気導入通路
65・・・負圧導入通路
66・・・パージ通路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention provides an intake valve, an exhaust valve,The opening and closing time ofThe present invention relates to an internal combustion engine having a variable valve mechanism that can be arbitrarily changed, and more particularly to a technique for suitably generating an intake pipe negative pressure in an intake passage of the internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
In recent years, an internal combustion engine mounted on an automobile or the like has an intake valve and an exhaust valve for the purpose of improving net thermal efficiency, improving exhaust emission, or reducing fuel consumption.The opening and closing time ofDevelopment of an internal combustion engine having a variable valve mechanism that can be arbitrarily changed is underway.
[0003]
As a variable valve mechanism, for example, an internal combustion engine provided with an intake / exhaust valve that is driven to open and close by electromagnetic force, a so-called electromagnetically driven valve mechanism is known. In an internal combustion engine equipped with such an electromagnetically driven valve mechanism, it is not necessary to open and close the intake / exhaust valve using the rotational force of the engine output shaft, thus preventing mechanical loss due to the drive of the intake / exhaust valve. Is done. Furthermore, in an internal combustion engine equipped with an electromagnetically driven valve mechanism, it is possible to arbitrarily change the valve opening time and opening / closing timing of the intake / exhaust valves, so the intake air amount of each cylinder can be reduced without using a throttle valve. It is possible to realize so-called non-throttle operation control, and as a result, it is possible to suppress the pump loss of the internal combustion engine caused by the throttle valve.
[0004]
By the way, in the internal combustion engine controlled by the non-throttle operation, there is a problem that the pump loss of the internal combustion engine hardly occurs, so that the combustion chamber of the internal combustion engine does not become negative pressure when the vehicle is decelerated, and the effectiveness of the engine brake is weakened. .
[0005]
On the other hand, conventionally, a control method for an internal combustion engine as described in JP-A-10-331671 has been proposed. In the internal combustion engine control method described in this publication, the pump loss of the internal combustion engine is reduced in an internal combustion engine in which the intake valve and the exhaust valve are configured by electromagnetically driven valves and non-throttle operation control is performed using these electromagnetically driven valves. By controlling the electromagnetically driven valve so as to increase, a negative pressure is generated in the cylinder of the internal combustion engine, thereby increasing the effectiveness of the engine brake.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in vehicles equipped with an internal combustion engine, BurningEvaporative fuel for combustion and processing of evaporative fuel generated in a fuel tank in an internal combustion engineThe reflux mechanismSome are provided.
[0007]
However, like the control method of the conventional internal combustion engine described above,When performing non-throttle operation controlIn the method of increasing the pump loss of the internal combustion engine without using the throttle valve, it is difficult to generate the intake pipe negative pressure in the intake passage,Evaporative fuel recirculation mechanismThere is a problem that the intake pipe negative pressure related to the operation cannot be secured.
[0008]
The present invention has been made in view of various circumstances as described above, and includes an intake valve, an exhaust valve,The opening and closing time ofA technology that can secure an intake pipe negative pressure related to the operation of the evaporative fuel recirculation mechanism in an internal combustion engine that includes a variable valve mechanism that can be arbitrarily changed, and an evaporative fuel recirculation mechanism that performs non-throttle operation control The purpose is to provide.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention employs the following means in order to solve the above-described problems.
That is, an internal combustion engine having a variable valve mechanism according to the present invention includes an intake valve and an exhaust valve of an internal combustion engine.The opening and closing time ofAn internal combustion engine having an adjustable variable valve mechanism, wherein a throttle valve for adjusting a flow rate of intake air flowing in the intake passage, and an evaporative fuel generated in a fuel tank for the intake air downstream of the throttle valve An evaporative fuel recirculation mechanism that recirculates to the passage, non-throttle operation control execution means that executes non-throttle operation control when the operation state of the internal combustion engine is in a predetermined operation region, and the non-throttle operation control during execution of the non-throttle operation control Throttle valve control means for closing the throttle valve by a predetermined amount when the evaporated fuel recirculation mechanism needs to be operated, and when the throttle valve control means closes the throttle valve by a predetermined amount, A valve mechanism control means for controlling the variable valve mechanism so as to increase the intake efficiency of each cylinder so as to suppress a change in the intake air amount;When the evaporated fuel recirculation mechanism is operated, a required evaporated fuel amount calculating means for calculating a required evaporated fuel amount that is an amount of evaporated fuel to be recirculated to the intake passage, and the evaporated fuel of the required evaporated fuel amount is supplied to the intake passage. Target intake pipe negative pressure calculating means for calculating a target intake pipe negative pressure that is a minimum intake pipe negative pressure required for recirculation to the engine, and a target throttle opening of the throttle valve based on the target intake pipe negative pressure. Target throttle opening determining means for determining the degree, and target intake air amount setting means for detecting the intake air amount at the time of operating the evaporated fuel recirculation mechanism and setting the detected intake air amount as the target intake air amount And target opening / closing timing determining means for determining the target opening / closing timing of the intake valve and the exhaust valve using the target throttle valve opening and the target intake air amount as parameters,WithWhen it becomes necessary to operate the evaporated fuel recirculation mechanism during execution of the non-throttle operation control, the throttle valve control means gradually closes the throttle valve opening to the target throttle opening, At the same time, the valve mechanism control means controls the variable valve mechanism to gradually change the opening / closing timing of the intake valve and the exhaust valve until the target opening / closing timing.It is characterized by that.
[0010]
In the internal combustion engine having the variable valve mechanism configured as described above, when the operation state of the internal combustion engine is in a predetermined operation region (for example, a low and medium load operation region),Non-throttle operation control execution meansPerforms a so-called non-throttle operation control in which the intake valve of the internal combustion engine is adjusted by controlling the variable valve mechanism while holding the throttle valve at a predetermined opening (for example, an opening that is substantially fully open). When the operating state of the internal combustion engine is in a predetermined operating range, in other words,Non-throttle operation control execution meansWhen the non-throttle operation control is executed byWhen evaporative fuel recirculation mechanism needs to be activatedThe throttle valve control means closes the throttle valve by a predetermined amount from the predetermined opening. In this case, since intake pipe negative pressure is generated in the intake passage downstream of the throttle valve,Even when the non-throttle operation control is being executed, the intake pipe negative pressure related to the operation of the evaporated fuel recirculation mechanism can be secured.
[0011]
Also aboveIn the internal combustion engine having the variable valve mechanism configured as described above,Non-throttle operation control execution meansWhen non-throttle operation control is executed byWhen evaporative fuel recirculation mechanism needs to be activatedThe throttle valve control means closes the throttle valve by a predetermined amount from the predetermined opening, and the valve mechanism control meansTo increase the intake efficiency of each cylinder to suppress changes in the intake air amount of the internal combustion engineThe variable valve mechanism will be controlled. In this case, without changing the intake air amount of the internal combustion engine,It is possible to ensure the intake pipe negative pressure related to the operation of the evaporated fuel recirculation mechanism.
[0012]
The variable valve mechanism according to the present invention includes an electromagnetically driven valve mechanism that opens and closes an intake valve and / or an exhaust valve using electromagnetic force, and an open / close drive that opens and closes an intake valve and exhaust valve using hydraulic pressure. A hydraulically driven valve mechanism that can be used to change the rotational phase of the camshaft relative to the crankshaft in an internal combustion engine having a camshaft that uses the rotational force of the crankshaft to open and close the intake and exhaust valves. Examples thereof include a variable valve mechanism or a variable valve mechanism that is a combination of the above-described mechanisms as appropriate.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a specific embodiment of an internal combustion engine having a variable valve mechanism according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0014]
ThisHere, as an example of the variable valve mechanism according to the present invention, an electromagnetically driven valve mechanism that opens and closes an intake valve and an exhaust valve using electromagnetic force is given as an example.TheoryLight up.
[0015]
Figure1These are figures which show schematic structure of the internal combustion engine which concerns on this Embodiment, and its intake-exhaust system. Figure1The
[0016]
The
[0017]
A
[0018]
A
[0019]
Two open ends of the
[0020]
The cylinder head 1a includes an electromagnetic drive mechanism 30 (hereinafter referred to as an intake-side electromagnetic drive mechanism 30) that drives the
[0021]
In the cylinder head 1a, an electromagnetic drive mechanism 31 (hereinafter referred to as an exhaust-side electromagnetic drive mechanism 31) that drives the
[0022]
The intake side
[0023]
Here, specific configurations of the intake side
[0024]
Figure2These are sectional views showing the configuration of the intake-side
[0025]
The lower head 10 is formed with two
[0026]
The lower head 10 is formed with a through hole having a circular cross section from the inner wall surface of each
[0027]
A
[0028]
An annular
[0029]
A cylindrical
[0030]
On the other hand, a
[0031]
A first
[0032]
An
[0033]
A disk-shaped
[0034]
On the other hand, the upper end portion of the
[0035]
In the intake-side
[0036]
The urging force of the
[0037]
The axial lengths of the
[0038]
In the intake-side
[0039]
Therefore, in the intake side
[0040]
Further, a
[0041]
In the
[0042]
Where1Referring back to FIG. 2, the cylinder head 1a of the
[0043]
The
[0044]
An
[0045]
The
[0046]
On the other hand, an
[0047]
The
[0048]
Here, as the above-described
[0049]
Next, the internal combustion engine 1Is steamedA fuel generation mechanism is also provided. The evaporative fuel processing mechanism includes a
[0050]
The
[0051]
In addition to the evaporated
[0052]
In the middle of the negative
[0053]
The
[0054]
Next, the
[0055]
The
[0056]
A
[0057]
The
[0058]
Here, the ECU 203As shown in FIG. 1, the
[0059]
The A /
[0060]
The
[0061]
The
[0062]
The
[0063]
The
[0064]
The
[0065]
The
[0066]
For example, the
[0067]
When it is determined that the operating state of the
[0068]
When it is determined that the operation state of the
[0069]
When it is determined that the operation state of the
[0070]
Next, the
[0071]
Further, the
[0072]
When the
[0073]
The
[0074]
In this case, the pressure at the atmosphere opening end of the
[0075]
Due to the pressure difference described above, the atmosphere flows from the atmosphere open end of the
[0076]
As a result, the evaporated fuel adsorbed by the adsorbent in the charcoal canister 61 is desorbed from the adsorbent in response to the atmospheric flow as described above, and is introduced into the
[0077]
By the way, when the operation state of the
[0078]
Therefore, in the present embodiment, the
[0079]
Further, simply closing the
[0080]
Hereinafter, the purge control according to the present embodiment will be specifically described.
When executing the purge control, the CPU 4014A purge control routine as shown in FIG. This purge control routine is a routine that is stored in the
[0081]
In the purge control routine, the
[0082]
If the
[0083]
If it is determined in S1202 that the operating state of the
[0084]
On the other hand, if it is determined in S1202 that the operating state of the
[0085]
In S1204, the
[0086]
In S1205, the
[0087]
In S1206, the
[0088]
In step S1207, the
[0089]
In S1208, the
[0090]
In step S1209, the
[0091]
If it is determined in S1209 that the actual intake pipe negative pressure has not decreased to the required intake pipe negative pressure, the
[0092]
In step S1210, the
[0093]
Due to the pressure difference described above, the atmosphere flows from the atmosphere open end of the
[0094]
On the other hand, when the opening degree of the
[0095]
Where4Returning to step, when the
[0096]
In step S1212, the
[0097]
In S1213, the
[0098]
Thus, when the
[0099]
In the present embodiment, as the variable valve mechanism according to the present invention, an electromagnetically driven valve mechanism in which both the intake valve and the exhaust valve are driven to open and close by electromagnetic force is taken as an example. Only one of the exhaust valve and the electromagnetically driven valve mechanism may be configured.
[0100]
Further, in this embodiment, as the variable valve mechanism according to the present invention, an electromagnetically driven valve mechanism that opens and closes the intake valve and the exhaust valve by electromagnetic force is taken as an example, but hydraulic pressure is used instead of electromagnetic force. In an internal combustion engine having a hydraulically driven variable valve mechanism and a camshaft that opens and closes an intake / exhaust valve using the rotational force of the crankshaft, the intake valve and the exhaust are changed by changing the rotational phase of the camshaft with respect to the crankshaft. A mechanical variable valve mechanism that adjusts the opening / closing timing of the valve or a variable valve mechanism that is a combination of these variable valve mechanisms may be used.
[0101]
In the present embodiment, the configuration in which the downstream end of the
[0102]
Since the
[0103]
Next, an
[0104]
Each
[0105]
As described above, when the downstream end of the
[0106]
【The invention's effect】
According to the present invention,Even when the internal combustion engine is under non-throttle operation control, it becomes necessary to operate the evaporated fuel recirculation mechanism.Without changing the intake air volume of the internal combustion engineIt is possible to generate intake pipe negative pressure related to the operation of the evaporated fuel recirculation mechanism, and as a result,While preventing torque fluctuations in internal combustion enginesThe evaporated fuel recirculation mechanism can reliably recirculate the evaporated fuel generated in the fuel tank to the intake passage.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an internal combustion engine having a variable valve mechanism in an embodiment.
FIG. 2 is a diagram showing an internal configuration of an intake-side electromagnetic drive mechanism in the embodiment
FIG. 3 is a block diagram showing an internal configuration of the ECU in the embodiment
FIG. 4 is a flowchart showing a purge control routine in the embodiment.
FIG. 5 is a view showing another embodiment in the vicinity of the intake port in the internal combustion engine.
FIG. 6 is a view showing another embodiment of the purge passage (1)
FIG. 7 is a view (2) showing another embodiment of the purge passage.
[Explanation of symbols]
1 ... Internal combustion engine
20 ... ECU
26 ... Intake port
27 ... Exhaust port
28 ... Intake valve
29 ... Exhaust valve
30 ... Intake side electromagnetic drive mechanism
30a ... Intake side drive circuit
31 ... Exhaust side electromagnetic drive mechanism
31a..Exhaust side drive circuit
33 ... Intake branch pipe
34 ... Surge tank
35 ... Intake pipe
36 ... Air cleaner box
39 ... Throttle valve
40 ... Throttle actuator
41 ... Throttle position sensor
42 Accelerator pedal
43 Accelerator position sensor
60 ... Fuel tank
61 ... Charcoal canister
62 ... Evaporative fuel passage
63 ... Tank internal pressure control valve
64 ... Air introduction passage
65 ... Negative pressure introduction passage
66 ... Purge passage
Claims (2)
前記吸気通路内を流れる吸気の流量を調節するスロットル弁と、
燃料タンク内で発生した蒸発燃料を前記スロットル弁よりも下流側の前記吸気通路へ還流させる蒸発燃料還流機構と、
前記内燃機関の運転状態が所定の運転領域にあるときはノンスロットル運転制御を実行するノンスロットル運転制御実行手段と、
前記ノンスロットル運転制御の実行中に前記蒸発燃料還流機構を作動させる必要が生じたときに、前記スロットル弁を所定量閉弁させるスロットル弁制御手段と、
前記スロットル弁制御手段が前記スロットル弁を所定量閉弁させる際に前記内燃機関の吸入空気量の変化を抑制すべく各気筒の吸気効率が高くなるように前記可変動弁機構を制御する動弁機構制御手段と、
前記蒸発燃料還流機構を作動させるときに、前記吸気通路へ還流させるべき蒸発燃料量である要求蒸発燃料量を算出する要求蒸発燃料量算出手段と、
前記要求蒸発燃料量の蒸発燃料を前記吸気通路へ還流させる上で必要となる最小限の吸気管負圧である目標吸気管負圧を算出する目標吸気管負圧算出手段と、
前記目標吸気管負圧に基づいて前記スロットル弁の目標スロットル開度を決定する目標スロットル開度決定手段と、
前記蒸発燃料還流機構を作動させる時点での吸入空気量を検出すると共に検出された吸入空気量を目標吸入空気量として設定する目標吸入空気量設定手段と、
前記目標スロットル弁開度と前記目標吸入空気量とをパラメータとして、前記吸気弁および排気弁の目標開閉時期を決定する目標開閉時期決定手段と、を備え、
前記ノンスロットル運転制御の実行中に前記蒸発燃料還流機構を作動させる必要が生じたときに、前記スロットル弁制御手段が前記スロットル弁の開度を前記目標スロットル開度まで徐々に閉弁させ、それと同時に、前記動弁機構制御手段が前記可変動弁機構を制御することで前記吸気弁および排気弁の開閉時期を前記目標開閉時期まで徐々に変更することを特徴とする可変動弁機構を有する内燃機関。An internal combustion engine having a variable valve mechanism capable of adjusting the opening and closing timing of an intake valve and an exhaust valve of the internal combustion engine,
A throttle valve for adjusting the flow rate of the intake air flowing in the intake passage;
An evaporative fuel recirculation mechanism for recirculating evaporative fuel generated in a fuel tank to the intake passage downstream of the throttle valve;
Non-throttle operation control execution means for executing non-throttle operation control when the operation state of the internal combustion engine is in a predetermined operation region;
Throttle valve control means for closing the throttle valve by a predetermined amount when it is necessary to operate the evaporated fuel recirculation mechanism during execution of the non-throttle operation control;
A valve that controls the variable valve mechanism so that the intake efficiency of each cylinder is increased so as to suppress a change in the intake air amount of the internal combustion engine when the throttle valve control means closes the throttle valve by a predetermined amount. Mechanism control means;
A required evaporated fuel amount calculating means for calculating a required evaporated fuel amount that is an evaporated fuel amount to be returned to the intake passage when the evaporated fuel recirculation mechanism is operated;
Target intake pipe negative pressure calculating means for calculating a target intake pipe negative pressure, which is a minimum intake pipe negative pressure required for returning the evaporated fuel of the required evaporated fuel amount to the intake passage;
Target throttle opening determining means for determining a target throttle opening of the throttle valve based on the target intake pipe negative pressure;
Target intake air amount setting means for detecting an intake air amount at the time of operating the evaporative fuel recirculation mechanism and setting the detected intake air amount as a target intake air amount;
Using target throttle valve opening and target intake air amount as parameters, target open / close timing determining means for determining target open / close timing of the intake valve and exhaust valve , and
When it becomes necessary to operate the evaporated fuel recirculation mechanism during execution of the non-throttle operation control, the throttle valve control means gradually closes the throttle valve opening to the target throttle opening, At the same time, the valve mechanism control means controls the variable valve mechanism to gradually change the opening / closing timing of the intake valve and the exhaust valve until the target opening / closing timing. organ.
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